一株热纤梭菌及其应用

本发明涉及微生物，尤其涉及一株热纤梭菌及其应用。

背景技术：

1、乙醇俗称酒精，用途非常广泛。其可用于制造醋酸、饮料、香精、染料、燃料等。而由于乙醇具有燃烧完全、效率高、无污染等特点，将其作为燃料有着巨大的发展潜力。

2、目前，世界乙醇生产按照原料可分为三类：1、以玉米、小麦为原料的淀粉类技术，2、以甘蔗、甜菜等为原料的糖蜜类技术，3、以农、林废弃物等为原料的纤维素类技术。其中，前两种技术的原料皆为农作物，因此本领域更希望以纤维素为原料制备乙醇的方法能够得到更进一步的发展。

3、如何高效地将纤维素转化成乙醇，是当今生物质能学领域研究的热点课题。但目前常用于乙醇制备的微生物普遍存在热稳定性差、基质范围窄、降解纤维素或发酵产乙醇的能力不足的问题。并且，这些菌种所产生的酶在贮存和发酵过程中也极易失活。这些问题导致当前纤维素乙醇产业的成本高、效益低。

4、热纤梭菌是已知的能够直接将纤维素转化为乙醇的最有效的菌种之一，其主要优势在于能够直接降解纤维素，因此国外研究较多的是利用热纤梭菌与生长条件相近，并能高效发酵葡萄糖和木糖产乙醇的其它嗜热菌(例如嗜热厌氧乙醇杆菌、嗜热硫化氢梭菌等)进行共培养。在共培养体系中热纤梭菌降解纤维素所产生的糖就可以直接被高效发酵成乙醇，极大地提高了乙醇产率。但基于热纤梭菌本身具有独特的纤维二糖代谢途径，可通过耐高温纤维二糖磷酸化酶，将纤维二糖降解为葡萄糖-1-磷酸和葡萄糖。因此，进一步筛选，优化获得高产乙醇的热纤梭菌，具有良好的前景。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一株高产乙醇的热纤梭菌及其应用。

2、本发明提供了高产乙醇的热纤梭菌的构建方法，其包括：在热纤梭菌传代培养的过程中添加钕离子，传代至第六代不再添加钕离子，获得高产乙醇热纤梭菌，所述培养液中钕离子的浓度为1×10-8mol/l～1×10-3mol/l。

3、本发明所述构建发方法的出发菌株为clostridium thermocellum atcc 27405。

4、本发明所述传代培养过程中，所述钕离子添加的时机为传代后第0小时，添加至浓度为10-6mol/l。

5、本发明所述培养液为改良mtc培养基，其中包括：a液、b液、c液、d液、e液、mosp缓冲液和酵母粉溶液。

6、其中，mosp缓冲液中mosp的浓度为100g/l。酵母粉提取液中酵母粉的浓度为50g/l。

7、a液包括水和：柠檬酸钾2g/l、柠檬酸1.25g/l、na2so4 1g/l、kh2po41g/l；nahco32.5g/l。

8、b液包括水和：尿素5g/l、nh4cl1.5g/l。

9、c液包括水和：mgcl2·6h2o 1g/l、cacl2·2h2o 0.2g/l、fecl2·4h2o 0.1g/l、l-半胱氨酸盐酸盐1g/l。

10、d液包括水和：盐酸吡多胺1g/l、对氨基苯甲酸0.2g/l、生物素0.1g/l、vb12 0.1g/l。

11、e液包括水和柠檬酸0.01g/l、mncl2·4h2o 0.000025g/l、cocl2·6h2o0.000025g/l、zncl2 0.00001g/l、cucl2·2h2o 0.0000025g/l、h3bo3 0.0000025g/l、na2moo4·2h2o0.0000025g/l、nicl2·6h2o 0.0000025g/l。

12、本发明所述培养的条件为55℃180r/min，每代培养3d。

13、本发明还提供了另一种高产乙醇的热纤梭菌的构建方法，其包括敲除热纤梭菌中的arac基因、mcp基因和/或type基因。作为优选，敲除热纤梭菌中的type基因。

14、本发明所述构建方法的出发菌株为clostridium thermocellum atcc 27405。

15、本发明提供了两种高产乙醇的热纤梭菌的构建方法，一为以钕离子诱导，另一为基因工程方法敲除关键基因。两种方法都能构建获得乙醇产量高的热纤梭菌。

16、本发明还提供了如前所述构建方法构建获得的热纤梭菌。

17、一些实施例中，本发明提供的热纤梭菌其保藏编号为cctcc no:m2024190。

18、本发明所述构建方法构建获得的热纤梭菌或保藏编号为cctcc no:m2024190的热纤梭菌在乙醇制备中的应用。

19、一种乙醇的制备方法，其包括：以所述构建方法构建获得的热纤梭菌或保藏编号为cctcc no:m2024190的热纤梭菌对含有纤维素的底物进行发酵，获得含有乙醇的发酵物。

20、本发明中所述纤维素为微晶纤维素或纤维二糖。

21、所述发酵的条件为55℃180r/min，培养48h。

22、本发明提供了以钕离子培养获得高产乙醇的热纤梭菌，将该热纤梭菌保藏至中国典型培养物保藏中心，其保藏编号为cctcc no:m2024190。经检测，该热纤梭菌发酵获得的培养液中乙醇含量可打24.37％。

23、生物保藏说明

24、热纤梭菌clostridium thermocellum c1，于2024年01月24日保藏在中国典型培养物保藏中心，地址为:中国.武汉.武汉大学，保藏编号为cctcc no:m2024190。

技术特征：

1.高产乙醇的热纤梭菌的构建方法，其特征在于，包括：在热纤梭菌传代培养的过程中添加钕离子，传代至第六代不再添加钕离子，获得高产乙醇热纤梭菌，所述培养液中钕离子的浓度为1×10-8mol/l～1×10-3mol/l。

2.根据权利要求1所述的构建方法，其特征在于，其出发菌株为clostridium thermocellumatcc 27405；

3.高产乙醇的热纤梭菌的构建方法，其特征在于，包括：敲除热纤梭菌中的arac基因、mcp基因和/或type基因。

4.根据权利要求3所述的构建方法，其特征在于，其出发菌株为clostridium thermocellumatcc 27405。

5.权利要求1～4任一项所述构建方法构建获得的热纤梭菌。

6.权利要求5所述的热纤梭菌，其特征在于，其保藏编号为cctcc no:m2024190。

7.权利要求1～4任一项所述构建方法构建获得的热纤梭菌或权利要求5或6所述的热纤梭菌在乙醇制备中的应用。

8.一种乙醇的制备方法，其特征在于，包括：以权利要求1～4任一项所述构建方法构建获得的热纤梭菌或权利要求5或6所述的热纤梭菌对含有纤维素的底物进行发酵，获得含有乙醇的发酵物。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述纤维素为微晶纤维素或纤维二糖。

10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述发酵的条件为55℃180r/min，培养48h。

技术总结本发明涉及微生物技术领域，尤其涉及一株热纤梭菌及其应用。本发明提供了以钕离子培养获得高产乙醇的热纤梭菌，将该热纤梭菌保藏至中国典型培养物保藏中心，其保藏编号为CCTCC NO:M2024190。经检测，该热纤梭菌发酵获得的培养液中乙醇含量可达24.37％。技术研发人员：刘占英,崔金娜受保护的技术使用者：内蒙古工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18